激光雷达光学系统、发射系统、激光雷达及车辆技术方案

本实用新型专利技术适用于激光雷达技术领域，提供了一种激光雷达光学系统、发射系统、激光雷达及车辆。激光雷达光学系统包括沿第一方向依次设置的第一固定组件、修正组件、切换组件和第二固定组件，切换组件能够沿第一方向往复移动以改变激光雷达光学系统的焦距，修正组件也能够沿第一方向往复移动以补偿切换组件移动造成的焦平面移动。本实用新型专利技术提供的激光雷达光学系统、发射系统、激光雷达及车辆，可改变焦距，可在短焦距大视场状态下进行近距离大范围场景识别，在长焦距小视场下对小范围内更远处的目标进行识别。的目标进行识别。的目标进行识别。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达光学系统、发射系统、激光雷达及车辆


[0001]本技术属于激光雷达
，尤其涉及一种激光雷达光学系统、发射系统、激光雷达及车辆。

技术介绍

[0002]现有的激光雷达光学系统基本上都采用定焦系统，这就导致激光雷达识别目标的视场和扫描分辨率往往都是固定不变的，因此造成了激光雷达在近端视场内，只能识别一小部分的场景，而近端视场外的场景目标无法识别。若想识别近端视场外的场景目标，激光雷达中就需要额外增加近端大视场的激光雷达进行盲区补缺。而对于远端场景，由于受限于线束分辨率，激光雷达识别目标的有效点数较少，无法有效分辨出场景目标，为自动驾驶系统提供有用的目标信息，再加上远距离下激光雷达测距能力较弱，目标识别度较低，探测距离有限，很难提高测距能力，特别是在某些特定场景的目标识别中，我们希望能够在更远的距离获取更多的信息，因此需要增加局部窄视场的激光雷达对远端的目标进行有效的识别。
[0003]基于以上原因，为了实现自动驾驶，汽车上往往需要装载一定数量的、具有不同扫描视场的激光雷达，这样就增加了激光雷达的使用成本和布置空间。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种激光雷达光学系统、发射系统、激光雷达及车辆，旨在解决现有技术中激光雷达光学系统采用定焦系统在对近端场景和远端场景进行探测时均存在不足的技术问题。
[0005]本技术是这样实现的，第一方面，提供了一种激光雷达光学系统，包括沿第一方向依次设置的第一固定组件、修正组件、切换组件和第二固定组件，所述切换组件能够沿所述第一方向往复移动以改变所述激光雷达光学系统的焦距，所述修正组件也能够沿所述第一方向往复移动以补偿所述切换组件移动造成的焦平面移动。
[0006]在一个可选实施例中，所述第一固定组件包括第一双凸透镜，所述修正组件包括沿所述第一方向依次设置的第一弯月透镜和第二双凸透镜，所述切换组件包括双凹透镜，所述第二固定组件包括沿所述第一方向依次设置的第三双凸透镜和第二弯月透镜。
[0007]在一个可选实施例中，所述激光雷达光学系统还包括支撑架，所述第一固定组件、所述修正组件、所述切换组件和所述第二固定组件按顺序依次安装于所述支撑架上。
[0008]在一个可选实施例中，所述激光雷达光学系统还包括用于驱动所述切换组件和所述修正组件移动的驱动机构。
[0009]在一个可选实施例中，所述支撑架为筒形结构，且侧壁上开设有沿第一方向延伸的第一长条孔结构；
[0010]所述驱动机构包括第一滑动件、第二滑动件和驱动组件，所述第一滑动件和所述第二滑动件分别沿所述第一方向滑动设置于所述支撑架内，且两者的外壁上均设置有通过
所述第一长条孔结构穿出所述支撑架的拨杆，所述修正组件固定安装于所述第一滑动件上，所述切换组件固定安装于所述第二滑动件上，所述驱动组件安装于所述支撑架外、通过驱动两个所述拨杆分别沿所述第一方向移动以驱动所述切换组件和所述修正组件移动。
[0011]在一个可选实施例中，所述驱动组件包括套筒，所述套筒套设于所述支撑架外，且能够相对所述支撑架转动，所述套筒的侧壁上开设有第二长条孔结构，所述第二长条孔结构用于供所述第一滑动件上的所述拨杆和所述第二滑动件上的所述拨杆插入，并与所述第一长条孔结构配合限定各所述拨杆的移动方向。
[0012]在一个可选实施例中，所述驱动组件还包括用于驱动所述套筒相对所述支撑架旋转的旋转驱动件。
[0013]第二方面，提供了一种发射系统，包括激光光源以及位于所述激光光源出光侧的激光雷达光学系统，所述激光雷达光学系统为上述各实施例提供的激光雷达光学系统，所述第一固定组件位于所述激光雷达光学系统的入光端。
[0014]第三方面，提供了一种激光雷达，包括发射系统和接收系统，所述发射系统为上述各实施例提供的发射系统，用于向目标物发射探测光束，所述接收系统用于接收所述探测光束经目标物反射后形成的回波光信号、并分析得出相应数据。
[0015]第四方面，提供了一种车辆，包括车体以及安装于所述车体上的激光雷达，所述激光雷达为上述各实施例提供的激光雷达。
[0016]本技术第一方面相对于现有技术的技术效果是：本技术实施例提供的激光雷达光学系统，包括第一固定组件、切换组件、修正组件和第二固定组件，且切换组件和修正组件能够分别沿光轴相对第一固定组件和第二固定组件移动，即本实施例提供的激光雷达光学系统中的不同组件之间的间距可调，进而使得工作时可以通过移动切换组件和修正组件的位置，实现激光雷达光学系统焦距和焦平面的调节，且焦距可以实现连续变化，同时可保持像面稳定，实现实时场景需求，且可在视场切换过程中保持良好的光斑形态质量。采用本实施例提供的激光雷达光学系统的激光雷达，可以根据探测范围和目标范围选择合适的工作视场角大小，有效的提高了激光雷达对高速移动目标的搜索和识别观测能力。
[0017]另外，由于切换组件和修正组件的位置可实现连续变化，如此本技术实施例提供的激光雷达光学系统在视场变换过程中依然保持探测场景的连续性，在变化倍率过程中不会丢失对目标的观察，即在变焦范围内的任何焦距都能识别视场内的目标，这就为实现激光雷达用途的多样化、灵活性提供了基础，因而相对于定焦发射系统，在各种场景应用上采用本实施例提供的激光雷达光学系统形成的变焦发射系统要更加便利、灵活。且与采用定焦激光雷达系统相比，采用本实施例提供的激光雷达光学系统形成的变焦激光雷达系统在长焦距时，虽然视场范围较小，但远端光斑较小，能量密度较为集中，产生相同视场定焦激光雷达系统无法达到的场景识别效果，这样就能通过改变扫描视场大小，根据实际使用场景需要，自动切换近端和远端场景识别，减少激光雷达应用数量，增强自动驾驶使用体验。
[0018]可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本技术实施例提供的激光雷达光学系统的结构示意图，图中切换组件和修正组件位于初始位置，此时发射视场角为初始视场角θ；
[0021]图2是发射视场角为小视场角θ1时图1所示的激光雷达光学系统在切换组件和修正组件的结构示意图；
[0022]图3是发射视场角为大视场角θ2时图1所示的激光雷达光学系统在切换组件和修正组件的结构示意图；
[0023]图4是本技术实施例提供的激光雷达的结构示意图；
[0024]图5是图4所示激光雷达中发射系统的侧视结构示意图；
[0025]图6是沿图5中A
‑
A线的剖视结构示意图；
[0026]图7是图6中套筒的立体结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达光学系统，其特征在于，包括沿第一方向依次设置的第一固定组件、修正组件、切换组件和第二固定组件，所述切换组件能够沿所述第一方向往复移动以改变所述激光雷达光学系统的焦距，所述修正组件也能够沿所述第一方向往复移动以补偿所述切换组件移动造成的焦平面移动。2.如权利要求1所述的激光雷达光学系统，其特征在于，所述第一固定组件包括第一双凸透镜，所述修正组件包括沿所述第一方向依次设置的第一弯月透镜和第二双凸透镜，所述切换组件包括双凹透镜，所述第二固定组件包括沿所述第一方向依次设置的第三双凸透镜和第二弯月透镜。3.如权利要求1或2所述的激光雷达光学系统，其特征在于，所述激光雷达光学系统还包括支撑架，所述第一固定组件、所述修正组件、所述切换组件和所述第二固定组件按顺序依次安装于所述支撑架上。4.如权利要求3所述的激光雷达光学系统，其特征在于，所述激光雷达光学系统还包括用于驱动所述切换组件和所述修正组件移动的驱动机构。5.如权利要求4所述的激光雷达光学系统，其特征在于，所述支撑架为筒形结构，且侧壁上开设有第一长条孔结构；所述驱动机构包括第一滑动件、第二滑动件和驱动组件，所述第一滑动件和所述第二滑动件分别沿所述第一方向滑动设置于所述支撑架内，且两者的外壁上均设置有通过所述第一长条孔结构穿出所述支撑架的拨杆，所述修正组件固定安装于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑶，李翔，王泮义，
申请(专利权)人：武汉万集光电技术有限公司，
类型：新型
国别省市：